申请/专利权人：广东新泓环境科技有限公司;广东绿棕环保工程有限公司

申请日：2021-06-02

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN113533683B

主分类号：G01N33/24

分类号：G01N33/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2022.01.14#著录事项变更;2021.11.09#实质审查的生效;2021.10.22#公开

摘要：本发明公开了一种表层土壤石油烃污染预警方法和系统，其中，该方法包括：往土壤投放石油烃降解微生物，通过复合传感器获得表层土壤的土壤数据；根据土壤数据推算得到土壤石油烃浓度，土壤石油烃浓度不能直接测得，但石油烃降解微生物在降解石油烃的产物为二氧化碳和水同时消耗氧气，通过检测土壤中的二氧化碳浓度和氧气浓度间接推算液态石油烃的浓度，再结合土壤数据里的VOCs浓度可得土壤石油烃浓度；根据土壤石油烃浓度建立预警模型，计算污染拟合值；根据污染拟合值推送预警信息。本发明可以对目标土壤的石油烃污染进行持续监测和预警。

主权项：1.一种表层土壤石油烃污染预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，往土壤投放石油烃降解微生物，通过复合传感器获得表层土壤的土壤数据；步骤2，根据土壤数据推算得到土壤石油烃浓度；步骤3，根据土壤石油烃浓度建立预警模型，计算污染拟合值；步骤4，根据污染拟合值推送预警信息；其中，步骤1中往目标土壤投放石油烃降解微生物，通过复合传感器获得表层土壤的土壤数据的子步骤为：步骤1.1，往目标土壤投放石油烃降解微生物，所述石油烃降解微生物能降解土壤中的石油烃，产生二氧化碳；步骤1.2，通过复合传感器获得表层土壤的土壤数据，所述土壤数据包括土壤中的二氧化碳浓度concCO2、VOCs浓度concVOCs、氧浓度concO2和土壤温度T，土壤酸碱度pH，所述氧浓度concO2通过土壤含氧量仪SOM获得；步骤2中根据土壤数据推算得到土壤石油烃浓度的子步骤为：步骤2.1，石油烃降解微生物在土壤中的活性v0与土壤温度T的关系为： 式中v0T为石油烃降解微生物在温度T的活性，R为气体常数，R取值8.314，vmax为石油烃降解微生物在理想条件下的最大活性，最大活性是石油烃降解微生物产生二氧化碳的最大速率，在30℃和pH为7.5时达到；步骤2.2，石油烃降解微生物在土壤中的活性v0与pH的关系为： 式中v0pH为石油烃降解微生物在pH值时的活性，vmax为石油烃降解微生物在理想条件下的最大活性，pH为土壤pH，石油烃降解微生物在适宜的pH，4.8pH9.5环境里能获得最优效果，微生物在适宜的pH之外活性会变低；步骤2.3，液态石油烃的浓度可通过二氧化碳浓度concCo2、氧浓度concO2，利用以下式子间接获得： 式中concsCH为液态石油烃的浓度，ΔconcCO2为当前时刻的二氧化碳浓度和前一个取样间隔的二氧化碳浓度的差值，concCO2为当前时刻的二氧化碳浓度，ΔconcO2为当前时刻的氧气浓度和前一个取样间隔的氧气浓度的差值，concO2为当前时刻的氧气浓度，t为取样间隔；步骤2.4，土壤里土壤石油烃包括气态石油烃和液态石油烃，应用以下式子综合气态和液态石油烃浓度获得土壤石油烃浓度： 式中concCH为土壤石油烃浓度，R为气体常数，T为温度，MgCH为石油烃中气态组分的平均分子量，concsCH为步骤2.3获得的液态石油烃的浓度，concVOCs为复合传感器的VOC传感器获得的原始数据，p为标准大气压，σ为VOCs校正系数，取值范围为0.78～0.85，VOCs传感器的检测范围包括其他非石油烃物质和需要检测的石油烃，需要利用VOCs校正系数来去除非石油烃物质，所求得土壤石油烃浓度为单个复合传感器数据；步骤3中根据土壤石油烃浓度建立预警模型的子步骤为：步骤3.1，区域范围内所有复合传感器实时获得的土壤石油烃浓度组成数据集，设为集合SetA＝{C1，C2，C3，……，Cn}，n为复合传感器数量，对复合传感器编号，C1表示区域范围内第一个复合传感器；步骤3.2，通过高斯扩散模型进行污染模拟泄露建模：分别假设区域范围内每个复合传感器是污染源头，计算以所选复合传感器为污染源头其他复合传感器的模拟数据，建立模拟污染数据集，具体为：假设Vleak为泄露速度，指石油烃在污染源头的单位时间释放量，污染源头的第i复合传感器的位置，i＝[1，n-1]，计算除了第i个复合传感器的其他复合传感器在污染开始后时间t的模拟浓度，记为集合Simi＝{ci1，ci2，ci3，……，cin-1}；所述模拟浓度的计算方法为： 式中concr,t为距离污染源r处泄露时间t后的模拟浓度，S为污染物在土壤中的扩散系数，S取值范围为0.23～0.45，t为假设污染源头的复合传感器检测到污染物的开始时间；步骤3.3，假设有j个Vleak值，标记模拟实验数据集Simi,j＝{Sim1i，Sim2i，Sim3i，……，Simji}，Simi,j里的每个元素表示一个Simi集合；步骤3.4，根据实时获得的数据集合SetA和模拟实验数据集Simi,j中每个Vleak的Simi集合的值，对于Simi中相对于集合SetA缺失的复合传感器值，取值为当前的Vleak值，计算污染拟合值： 当所述污染拟合值在Vleak取得最小值时，取最小值为区域范围的污染拟合值，当所述污染拟合值大于阈值时表示区域范围内有污染源，污染源头为P取得最小值时的复合传感器位置附近。

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